package com.huangpeng.algorithm.snowFlake;

/**
 * @Author huangpeng
 * @Title 雪花算法
 * @Package
 * @Date 2021/4/29 9:57
 * @Description
 * @Version 1.0
 */
public class SnowFlake {
    //因为二进制里第一个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们生成的 id 都是正数，所以第一个 bit 统一都是 0。
    //机器ID  2进制5位  32位减掉1位 31个
    private Long workerId;
    //机房ID 2进制5位  32位减掉1位 31个
    private Long datacenterId;
    //代表一毫秒内生成的多个id的最新序号  12位 4096 -1 = 4095 个
    private Long sequence;
    //设置一个时间初始值    2^41 - 1   差不多可以用69年
    private Long twepoch = 1585644268888L;
    //5位的机器id;
    private Long workerIdBits = 5l;
    //5位的机房id
    private Long datacenterIdBits = 5l;
    //每毫秒内产生的id数 2 的 12次方
    private Long sequenceBits = 12l;
    // 这个是二进制运算，就是5 bit最多只能有31个数字，也就是说机器id最多只能是32以内
    private Long maxWorkerId = -1l ^ (-1l << workerIdBits);
    // 这个是一个意思，就是5 bit最多只能有31个数字，机房id最多只能是32以内
    private Long maxDatacenterId = -1l ^ (-1l << datacenterIdBits);

    private Long workerIdShift = sequenceBits;

    private Long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;

    private Long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

    private Long sequenceMask = -1 ^ (-1l << sequenceBits);

    //记录产生时间毫秒数，判断是否是同1毫秒
    private Long lastTimestamp = -1l;

    public long getWorkerId(){
        return workerId;
    }
    public long getDatacenterId() {
        return datacenterId;
    }
    public long getTimestamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public SnowFlake(Long workerId,Long datacenterId,Long sequence){
        // 检查机房id和机器id是否超过31 不能小于0
        if(workerId > maxWorkerId || workerId < 0){
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0",maxWorkerId));
        }
        if(datacenterId > maxDatacenterId || datacenterId < 0){
            throw new IllegalArgumentException(String.format("datacenter Id can't be greater than %d or less than 0",maxDatacenterId));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
        this.sequence = sequence;
    }
    // 这个是核心方法，通过调用nextId()方法，让当前这台机器上的snowflake算法程序生成一个全局唯一的id
    public synchronized Long nextId(){
        // 这儿就是获取当前时间戳，单位是毫秒
        Long timestamp = timeGen();
        if(timestamp < lastTimestamp){
            System.err.printf("clock is moving backwards. Rejecting requests until %d.", lastTimestamp);
            throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds",lastTimestamp - timestamp));
        }
        // 下面是说假设在同一个毫秒内，又发送了一个请求生成一个id
        // 这个时候就得把seqence序号给递增1，最多就是4096
        if(lastTimestamp == timestamp){
            // 这个意思是说一个毫秒内最多只能有4096个数字，无论你传递多少进来，
            //这个位运算保证始终就是在4096这个范围内，避免你自己传递个sequence超过了4096这个范围
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            //当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
            if(sequence == 0){
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        }else {
            sequence = 0l;
        }
        // 这儿记录一下最近一次生成id的时间戳，单位是毫秒
        lastTimestamp = timestamp;
        // 这儿就是最核心的二进制位运算操作，生成一个64bit的id
        // 先将当前时间戳左移，放到41 bit那儿；将机房id左移放到5 bit那儿；将机器id左移放到5 bit那儿；将序号放最后12 bit
        // 最后拼接起来成一个64 bit的二进制数字，转换成10进制就是个long型
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) | (datacenterId << datacenterIdShift) | (workerId << workerIdShift) | sequence;
    }

    /**
     * 当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
     * @param lastTimestamp
     * @return
     */
    private Long tilNextMillis(Long lastTimestamp) {
        Long timestamp = timeGen();
        while (timestamp < lastTimestamp){
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    private Long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(1&4596);
        System.out.println(2&4596);
        System.out.println(6&4596);
        System.out.println(6&4596);
        System.out.println(6&4596);
        System.out.println(6&4596);
        SnowFlake snowFlake = new SnowFlake(2l,2l,2l);
		for (int i = 0; i < 22; i++) {
			System.out.println(snowFlake.nextId());
 		}
    }
}
